WO2018134076A1 - Belüftungseinrichtung für einen innenraum eines kraftwagens und verfahren zum betrieb einer solchen belüftungseinrichtung - Google Patents

Belüftungseinrichtung für einen innenraum eines kraftwagens und verfahren zum betrieb einer solchen belüftungseinrichtung Download PDF

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WO2018134076A1
WO2018134076A1 PCT/EP2018/050399 EP2018050399W WO2018134076A1 WO 2018134076 A1 WO2018134076 A1 WO 2018134076A1 EP 2018050399 W EP2018050399 W EP 2018050399W WO 2018134076 A1 WO2018134076 A1 WO 2018134076A1
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ventilation device
sound pressure
transducer
sound transducer
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PCT/EP2018/050399
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Jan Biermann
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B60H1/00507—Details, e.g. mounting arrangements, desaeration devices
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    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/24—Means for preventing or suppressing noise
    • F24F2013/247—Active noise-suppression

Definitions

  • Ventilation device for a snnenraum of a motor vehicle and method for operating such a ventilation device
  • the invention relates to a ventilation device for an interior of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1 and a method for operating such a ventilation device according to claim 7.
  • Ventilators, air conditioners and the like found in automobiles today are designed for a wide range of different conditions. At least over a large part of the corresponding operating conditions, a fan noise of the ventilation device or air conditioning system dominates the overall acoustic impression for respective vehicle occupants. Often there is only very limited space for known passive acoustic measures, such as absorbers available to address this problem of undesirable high volume of the ventilation device. This problem is exacerbated currently and probably in the future car development by an observable and expected increasing distribution of electrified vehicles and pure electric cars, in which the known from conventional cars, there omitted from the respective combustion engine masking noise eliminated.
  • This noise can not be reduced, for example, by reducing a speed of the fan sufficiently.
  • Air distribution elements passively, that is, for example, without being actively moved to be or become perceptible to the interior of the motor vehicle
  • Object of the present invention is an active ventilation of an interior of a motor vehicle with a particularly low volume or particularly
  • the ventilation device comprises at least a first sound transducer and at least one second sound transducer.
  • a sound pressure in the channel system in particular in the air duct, can be detected.
  • the at least one first sound transducer provides a signal or output signal which corresponds to the detected sound pressure and / or correlates with it. This signal is then directly or indirectly to the at least one second sound transducer of
  • Ventilation device can be transmitted.
  • the signal can first be transmitted from the at least one first sound transducer to an evaluation device or a control unit, which processes the signal and in turn transmits a corresponding control signal to the at least one second sound transducer of the ventilation device.
  • the evaluation device and / or the control unit may alternatively be considered as part of the at least one first and / or the at least one second sound transducer or be such a part.
  • Sound transducer is dependent on the signal or depending on the
  • Control signal in the channel system in particular as close to the source, that is in a vicinity of the blower, a counter sound pressure for reducing the prevailing or existing sound pressure generated there.
  • Ventilation device thus an anti-noise system (ANC), which is a system for active noise minimization or - suppression.
  • ANC anti-noise system
  • the reduction of the sound pressure and thus the minimization or suppression of the sound or the corresponding noises is based on the functional principle of destructive interference.
  • the ventilation device - or the anti-noise system - may have a functionally coupled to the at least one second sound converter controller.
  • the at least one first sound transducer, the at least one second sound transducer and the controller may be formed or arranged as part of a control loop.
  • the operating noise of the ventilation device according to the invention can not only be reduced, but selectively controlled or adjusted. This can therefore be particularly advantageous in known
  • Transmission behavior in particular of the duct system and perceptible in the interior of the motor vehicle noise quality of the ventilation device is reduced or at least partially abolished.
  • the respective acoustic transmission behavior of the duct system and the ventilation device is substantially by their
  • the present invention makes it possible, particularly with regard to a respective shaping and / or arrangement of individual elements and components of the ventilation device, to increase the scope of design compared with conventionally known ventilation devices simultaneously reduced volume and / or increased acoustic quality achieved or enabled.
  • the at least one first sound transducer may be, for example, a microphone or include.
  • the at least one second sound transducer for example, a
  • the signal corresponding to the detected sound pressure can be transmitted, for example, via a corresponding data line, wherein the at least one second sound transducer is set up to receive the signal or a corresponding control signal corresponding thereto.
  • the at least one first sound transducer and / or the at least one second sound transducer may preferably be arranged in a vicinity of the blower.
  • the sound generated by the blower or generated in or on the blower or a corresponding sound field is advantageously not or only to the smallest extent or extent influenced by other components or elements of the ventilation device, before the sound or the sound field on the at least a first sound transducer and / or meets the at least one second sound transducer.
  • the reduction or reduction of the corresponding sound pressure provided according to the invention can be achieved or realized particularly simply and with particularly little effort.
  • the effort can be made in particular by a near-fan arrangement of the ANC system in the
  • Ventilation device or be kept small in the channel system, since in this case for the ANC system particularly few active components are necessary.
  • the channel system may include one or more air channels.
  • air ducts may lead to different air outlets or vents, through which the air flow from the duct system into the interior of the
  • Motor vehicle can transgress or is coupled.
  • the at least one air duct by means of at least one separating element in several, in particular parallel to a flow direction of the air flow, at least
  • the two partial air ducts may preferably be of the same shape and of the same cross-section, in particular they may run or be arranged parallel to one another.
  • the separating element may be, for example, a partition wall or an intermediate wall.
  • the partition may, for example, the side of the air duct
  • Such a planar sound field is characterized in that the same phase is given over the entire cross-sectional area of the respective sub-channel in each plane oriented perpendicular to the propagation direction of the air stream and of the respective sub-channel. In other words, there is in each such oriented perpendicular to the flow direction of the air flow plane or
  • Cross-sectional plane or surface of the sub-channel at a given time at least substantially the same sound pressure.
  • the arrangement and optionally a correspondingly adapted design of the at least one separating element in the air duct can advantageously be forced the formation of a flat Schallfels in the respective sub-channels, which advantageously the described Antischallmethodik for reducing the sound pressure by means of at least one second transducer particularly effective, predictable and can be selectively used or applicable.
  • Ventilation device for each of the plurality of sub-channels at least a first
  • Sound transducer for detecting the respective sound pressure in the sub-channel and at least one second sound transducer for generating the respective counter-sound pressure in the sub-channel for reducing the respective sound pressure comprises.
  • the number of first sound transducers and the number of second sound transducers respectively correspond to at least the number of subchannels, wherein in each subchannel both at least one first and at least one second sound transducer are arranged.
  • the at least one second sound transducer against an inner region of the air duct - or optionally against an inner region of a respective sub-channel - is delimited by a flow protection element which is acoustically permeable and at least substantially impermeable to the air flow ,
  • each of the second sound transducer is covered by the flow protection element, so that the air flow flowing through the air duct does not impinge directly on the respective second sound transducer.
  • the respective counter-sound generated and emitted by the second sound transducer can pass through the respective flow protection element and enter the air duct in order to influence, in particular reduce, the sound pressure prevailing there, in particular caused by the fan.
  • Flow protection element may be connected, for example, in a vicinity of the at least one second sound transducer with a side wall or a housing of the air duct. Since a respective shape of the at least one second sound transducer is predetermined at least essentially by the required functionality, the at least substantially freely deformable flow protection element can advantageously be effectively prevented by impinging the air flow on the at least one second sound transducer or by flowing around it At least a second transducer due to the air flow additional noise or additional noise occurs or is generated.
  • the flow protection element can, depending on the specific use, for example, depending on typical, in the respective
  • the arrangement of the flow-damping element in front of the at least one second sound transducer is particularly advantageous for generating the anti-sound necessary for reducing the sound pressure.
  • Such a pressure loss would have a negative effect on the noise source itself, in particular the fan, since this would have to be operated to compensate for the pressure loss, for example with higher power and thus higher volume.
  • the at least one second sound transducer acoustically decoupled from the air duct, in particular vibroacoustically decoupled is stored.
  • the at least one second sound transducer is not attached directly to the air duct, that is, for example, on a side or boundary wall or a housing of the air duct.
  • structure-borne noise is transmitted from the at least one second sound transducer to the air duct and / or, for example, a housing of an air conditioning unit, and can thus reach the interior of the motor vehicle.
  • the at least one second sound transducer can be mounted or held, for example, on another element or component and / or indirectly or indirectly by a
  • the at least one second sound transducer acoustically, in particular from the entire duct system and / or from the fan
  • respective inner surfaces or conversions of the air duct are structurally dynamic to the respective sound and
  • the at least one second sound transducer is particularly preferably arranged such that no additional pressure loss in the air duct and / or in the duct system is caused or induced by the at least one second sound transducer and / or its arrangement.
  • it can advantageously be ensured that an intended, intended or desired ventilation effect can be achieved, in spite of the provided at least one second sound transducer and / or despite the ANC system provided, for example, without an increase or an increase in the power of the fan.
  • Frequency range from 600 Hz to 2500 Hz is reducible. This frequency range dominates the overall level, with sound pressures at higher frequencies
  • this frequency range is particularly relevant for an overall acoustic impression of the ventilation device. Due to the effectiveness of the at least one second sound transducer and the reduction of the sound pressure in this frequency range, therefore, a reduction of the perceptible noise or the perceptible volume of the ventilation device and thus an improved acoustic impression in the interior of the motor vehicle can be achieved particularly effectively.
  • the sound pressure in the channel system is detected by means of the at least one first sound transducer and the signal corresponding to the detected sound pressure is generated and transmitted to the at least one second sound transducer.
  • the at least one second sound transducer is then in
  • a sound spectrum corresponding to the sound pressure is determined and the at least one second sound transducer is controlled in the generation of the counter-sound pressure as a function of the determined sound spectrum.
  • a targeted influence in certain spectral or frequency ranges can be made or achieved.
  • the at least one second sound transducer for generating the counter-sound pressure can be controlled such that the sum or superimposition of the sound pressure and the counter-sound pressure is effectively effectively at least substantially white noise and / or noise usually defined as and / or perceived as high quality Signal results or sets.
  • the resulting overall noise can be approximated to such noise as compared to a total noise not affected by the operation of the ANC system. This can be achieved, for example, by lowering the level in certain spectral regions and / or by spectral filling in other spectral regions. In other words, it is thus possible effectively to perform a spectral line filling of the specific sound spectrum. For example, certain frequencies or frequency ranges with particularly high amplitudes can be damped more specifically than frequencies or
  • Frequency ranges which already have a lower amplitude in the particular sound spectrum This can advantageously be achieved a particular positive effect on each occupant of the motor vehicle. For example, a
  • the at least one second sound transducer is controlled in the generation of the counter-sound pressure as a function of a temperature of the air flow flowing through the air duct.
  • the at least one second sound transducer in generating the counter-sound pressure in response to a setting of an air conditioning device of the ventilation device or the motor vehicle or in dependence on a set or predetermined for the interior
  • Target temperature and / or an actual temperature of the interior of the motor vehicle to be controlled.
  • Ventilation device can therefore be adapted to the particular temperature.
  • Sound transducer a temperature perception of respective occupants of the motor vehicle are selectively influenced.
  • an air conditioning function can be advantageously supported and / or a certain level of comfort for the respective occupants of the motor vehicle can be achieved in a shorter time and / or with reduced air conditioning performance.
  • 1 is a schematic representation of an action chain of a ventilation for a
  • FIG. 2 is a schematic representation of a first example of a ventilation device
  • Fig. 3 is a schematic representation of a second example of a
  • Fig. 4 is a diagrammatic illustration of a potential for reducing the noise of a ventilation device.
  • FIG. 5 is a schematic representation of a diagrammatic illustration of a frequency-dependent damping behavior of a ventilation device without reduction of a sound pressure by means of a
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an action chain of a ventilation for an interior of a motor vehicle.
  • An essential component of the ventilation is here a fan 1.
  • the fan 1 receives the air conveyed by him through a suction 2, wherein in a corresponding intake a pressure loss 3 occurs.
  • An operation of the blower 1 causes a generation of sound 4 in or on the blower. 1
  • Such an emerging or produced sound is in a real car, in which the
  • Fan 1 can be arranged or installed, transmitted by acoustic transmission to other components and in other areas of the motor vehicle, transmitted or directed. This relates to a sound transmission 5 from the blower 1 to an instrument panel 6 of the motor vehicle. On the other hand, there is a sound transmission 7 from the fan 1 to an air guide 8.
  • the air guide 8 may be connected to the fan 1 and serves to guide one of the blower 1
  • a sound generation 9 In the flow through the air duct 8 by the air flow generated by the blower 1 there is a sound generation 9.
  • the sound generation 9, for example, on or in a arranged for steering and / or distribution of the air flow in the air duct 8 flap box and / or other air duct - Or air guide elements by a respective flow or flow around and / or occurring turbulence occur. From the air duct 8, it comes to a
  • vent 12 Sound transmission 1 1 to a vent 12, which is a transition or interface between the air duct 8 and a ventilated interior 16 of the Motor vehicle can represent.
  • the vent 12 is thus of the means of
  • Blower 1 generated stream of air flows through and flows through, which also comes here to a sound 13. Furthermore, also occurs at the vent 12
  • the so guided in different ways in the interior 16, conducted or introduced sound may optionally be received or perceived by the occupants. This can represent an undesirable influence or load on the occupants, for example, for safety and / or comfort reasons.
  • the noise caused or caused by the ventilation of the interior 16 to the occupants in the interior 16, ie for example in a passenger compartment of the motor vehicle is dominated by the sound component generated by the blower 1 , This may be the case in particular at relatively low air volumes transported by the air flow and correspondingly low flow velocities.
  • Ventilation operation in which a given actual state in the interior 16 is at least substantially maintained or maintained.
  • Such an actual state can relate, for example, to an oxygen concentration and / or an air temperature in the interior 16.
  • a particularly effective reduction of the acoustic load in the interior 16 can be achieved.
  • Such a reduction of the acoustic load can be achieved particularly effectively, for example, by means of a first ventilation device 19 shown schematically in FIG. 2.
  • the first ventilation device 19 in this case comprises the fan 1 and an adjoining this air channel 20.
  • the air duct 20 may be part of the air duct 8 and thus, for example, part of a be more comprehensive, optionally branched channel system.
  • Blower 1 generated air flow can flow through the air duct 20 and are guided by this example to the vent 12.
  • the vent 12 can be provided, for example, for a central arrangement in or on the instrument panel 6 or for a lateral arrangement in an edge region of the instrument panel 6.
  • the air duct 20 may have any shape or extent and transport or direct the air flow, for example, to any point of the motor vehicle.
  • the air channel 20 is divided by a separating element 21 into a first sub-channel 22 and a second sub-channel 23.
  • the two sub-channels 22, 23 may be of the same size and shape and of the same cross section and / or extend parallel to one another.
  • the separating element 21 and the air flow generated by the fan 1 is divided so that the two sub-channels 22, 23 are preferably flowed through in equal parts or equal to.
  • the first ventilation device in the present case comprises two first sound transducers and two second sound transducers.
  • a first of the first two sound transducers is designed here as the first microphone 24, which is arranged in or on the first sub-channel 22.
  • the first microphone 24 By means of the first microphone 24, a sound pressure prevailing in the first sub-channel 22 can be detected or measured.
  • the sound pressure measured or determined by means of the first microphone 24 can be converted into a signal corresponding to it and transmitted, for example, to a controller (not illustrated here) or a control unit (not shown here).
  • a first of the two second sound transducers which is in the present case designed as first loudspeaker 25, can be controlled or controlled by the controller or the control unit.
  • the first loudspeaker 25 is arranged here within the air duct 20 such that a sound generated by the first loudspeaker 25 is emitted or emitted into the first subchannel 22.
  • the first loudspeaker 25 is controlled in such a way that the sound emitted by it is out of phase with the sound propagating along the first subchannel 22 from the fan 1.
  • the sound emitted by the first loudspeaker 25 thus represents a counter-sound, in which, due to an interaction between the sound propagating along the first sub-channel 22 from the fan 1 and the counter-sound generated by the first loudspeaker 25, a total sound or a total sound is produced Total operating noise of the first ventilation device 19 results or sets.
  • This overall operating noise is reduced or reduced in its volume or its sound pressure compared to an operating noise of the first ventilation device 19, which is without the application of the first
  • Microphones 24 and the first speaker 25 would give or set.
  • the second of the first sound transducers in the present case are designed as a second microphone 26 and the second of the two second sound transducers as a second loudspeaker 27.
  • the second microphone 26 is arranged for detecting or measuring the propagating from the fan 1 along the second sub-channel 22 propagating sound in or on the second sub-channel 23.
  • the second microphone 26 may also have a sound or sound pressure detected by it
  • Corresponding signal for example, to the or a controller or to the or transmit a control unit.
  • the second loudspeaker 27 is controlled or controlled so that the counter sound generated by it reduces, reduces or at least partially eliminates the sound pressure propagating in the second subchannel 23 from the fan 1.
  • ANC system Active Noise Cancellation System
  • Ventilation device 19 can be reduced.
  • the first ventilation device 19 further comprises a first
  • the first flow protection element 28 covers the present case, the first speaker 25 against the first sub-channel 22 and / or against the air flow generated by the fan 1 from. This air flow is thus directed, guided or guided by the first flow protection element around the first loudspeaker 25 so that it does not impinge directly on the first loudspeaker 25. As a result, an accidentally caused by such an impact sound generation can be advantageously avoided.
  • the second flow protection element 29 covers the second loudspeaker 27 against the second sub-channel 20 and / or against the portion of the air flow generated by the blower 1 flowing through it.
  • the two flow protection element each 28, 29 are at least substantially impermeable to the air flow generated by the fan 1. At the same time, however, the two flow protection elements 28, 29 are permeable to the counter sound generated respectively by the first loudspeaker 25 and by the second loudspeaker 27.
  • Flow protection elements 28, 29 for the air flow may mean, for example, that with a single-sided loading of the respective flow protection element 28, 29 with the air flow a respective resulting air flow velocity on a side facing away from the beaufschlagten side of the respective flow protection element 28, 29 by at least 75%, preferably at least 90%, compared to one
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a second ventilation device 30.
  • the second ventilation device 30 comprises the elements already explained in connection with the first ventilation device 19. Unlike the first one
  • Ventilation device 19 the second ventilation device 30, however, an alternative arrangement or an alternative structure.
  • the second one the first one
  • the first loudspeaker 25 is arranged in an end region of this first counter sounding feeder 31 facing away from the first subchannel 22.
  • the counter-sound generated by the first loudspeaker of FIG. 20 is thus replaced by the first Counter sound feed 31 is supplied to the first sub-channel 22. This is the first one
  • Flow protection element 28 on or in a transition region between the first counter sound feed 31 and the first sub-channel 22 is arranged.
  • Flow protection element 28 can thus effectively form a portion of a side wall of the first sub-channel 22 here.
  • the first obscures
  • the second is also present here
  • Ventilation device 30 designed substantially symmetrical. Accordingly, branching off and from the second sub-channel 23, a counter-sound supply is provided, which is referred to as a second counter sounding 32.
  • the second loudspeaker 27 is arranged in or on an end region of the second counter sounding feeder 32 facing away from the second subchannel 23.
  • Speaker 27 is arranged or oriented so that the counter-sound radiated by it is guided by the second counter sound feed 32 into the second sub-channel 23.
  • the transition between the second counter sound feed 32 and the second sub-channel 23 is covered by the second flow protection element 29.
  • the first loudspeaker 25 is arranged in front of the first microphone 24 and the second loudspeaker 27 in front of the second microphone alternation 20, starting from the fan 1 in the flow direction of the air flow, and accordingly the ANC system can be based here act on a feedback. Since the volume-reducing effect of the ANC system is particularly effective especially in Behaarungsfall, in which at least in
  • Ventilation device 19, 30 can be achieved. Additionally or alternatively, a sound quality or a spectrum of the corresponding sound or operating noise can be influenced and modified in a targeted and controlled manner. In particular, can
  • the sound quality can be summarized under the term of active sound design (ASD, English "active sound design”) .
  • ASD active sound design
  • it may be provided, especially for certain frequencies and / or frequency ranges, an acoustic transfer function individual elements of the respective ventilation device 19, 30, such as the air duct 20, and / or the entire respective ventilation device 19, 30.
  • the control or activation of the loudspeakers 25, 27 can then take place in dependence on this acoustic transmission function.
  • the duct system in particular the air duct 20, be made wholly or partly by means of a blow molding process.
  • the channel system can be the first
  • Counter-sound supply 31 and / or the second counter-sounding 32 include.
  • FIG. 4 is a diagrammatic illustration of a potential for noise reduction of a ventilation device for the interior 16 of the motor vehicle.
  • An ordinate indicates a sound power P dB (A).
  • a first curve of the diagram indicates a frequency-dependent progression of a passive sound power 33, which occurs during a passive flow through the blower 1 and a flap box of the respective ventilation device without operation of an ANC system.
  • a second curve of the diagram indicates a frequency-dependent profile of an operating sound power 34, which occurs during a flow through the respective ventilation device during operation of the blower 1 - also without operated or activated ANC system.
  • a marked area between the passive sound power 33 and the Operating sound power 34 represents an ANC potential 35, which therefore indicates that portion of the operating sound power 34 which is to be eliminated by the actively operated ANC system.
  • Fig. 5 is a diagrammatic illustration of a frequency-dependent attenuation behavior of a non-ANC system
  • an unequaled curve 36 which results without passive active acoustic material.
  • an uneduced profile 37 is shown, which results with a passive sound-absorbing and / or sound-absorbing acoustic material.
  • a significant collapse of the insertion loss IL in a frequency range around 1600 Hz which is due to the respective geometry, in particular the respective cross-sectional area, the respective air flow. Accordingly, a corresponding preferred effective range 38 of the respective ANC system is marked.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung (19, 30) für einen Innenraum (16) eines Kraftwagens, mit einem wenigstens einen Luftkanal (20) umfassenden Kanalsystem und mit einem Gebläse (1), mittels welchem ein Luftstrom in dem Kanalsystem erzeugbar ist. Um eine aktive Belüftung des Innenraums (16) mit besonders geringer Lautstärke zu ermöglichen, ist wenigstens ein erster Schallwandler (24, 26) der Belüftungseinrichtung (19, 30) vorgesehen, mittels welchem ein Schalldruck in dem Kanalsystem erfassbar und ein zu dem erfassten Schalldruck korrespondierendes Signal an wenigstens einen zweiten Schallwandler (25, 27) der Belüftungseinrichtung (19, 30) übermittelbar ist. Mittels des wenigstens einen zweiten Schallwandlers (25, 27) ist in Abhängigkeit von dem Signal in dem Kanalsystem ein Gegenschalldruck zur Reduktion des Schalldrucks erzeugbar.

Description

Belüftungseinrichtung für einen Snnenraum eines Kraftwagens und Verfahren zum Betrieb einer solchen Belüftungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung für einen Innenraum eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Belüftungseinrichtung gemäß Patentanspruch 7.
Heutzutage in Kraftwagen zu findende Belüftungseinrichtungen, Klimaanlagen und dergleichen sind für eine große Bandbreite unterschiedlicher Bedingungen ausgelegt. Zumindest über einen großen Teil der entsprechenden Betriebsbedingungen hinweg dominiert ein Gebläsegeräusch der Belüftungseinrichtung oder Klimaanlage den akustischen Gesamteindruck für jeweilige Fahrzeuginsassen. Oftmals steht dabei nur sehr begrenzt Bauraum für bekannte passive Akustikmaßnahmen, wie zum Beispiel Absorber, zur Verfügung, um diesem Problem der unerwünscht hohen Lautstärke der Belüftungseinrichtung zu begegnen. Verschärft wird diese Problematik aktuell und voraussichtlich in der zukünftigen Kraftwagenentwicklung durch eine beobachtbar und erwartungsgemäß zunehmende Verbreitung von elektrifizierten Fahrzeugen und reinen Elektroautos, bei welchen die von konventionellen Kraftwagen bekannten, dort von dem jeweiligen Verbrennungsmotor generierten Verdeckungsgeräusche wegfallen.
Das Gebläsegeräusch geht dabei inhärent mit der für Belüftungseinrichtungen
unverzichtbaren Funktion einer Luftstromerzeugung einher. Dieses Geräusch lässt sich nicht beispielsweise durch Reduktion einer Drehzahl des Gebläses in ausreichendem Maße reduzieren. Darüber hinaus tragen auch jeweilige Luftführungen und
Luftverteilungselemente passiv, das heißt beispielsweise ohne ihrerseits aktiv bewegt zu sein oder zu werden, zu dem im Innenraum des Kraftwagens wahrnehmbaren
Gesamtgeräusch der jeweiligen Belüftungseinrichtung oder Klimaanlage bei. Oftmals besteht zudem die Problematik, dass insbesondere durch Luftverteilungselemente und/oder -maßnahmen sich nicht nur eine akustische Übertragung von Geräuschen der Belüftungseinrichtung oder Klimaanlage in den Innenraum des Kraftwagens mit einem dort unerwünscht hohen Pegel ergibt, sondern sich dabei auch eine oftmals als ablenkend oder unangenehm empfundene Geräuschqualität einstellt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine aktive Belüftung eines Innenraums eines Kraftwagens mit besonders geringer Lautstärke beziehungsweise besonders
hochwertigem Geräuschbild zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Belüftungseinrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 7zum Betrieb einer solchen Belüftungseinrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung für einen Innenraum eines Kraftwagens beziehungsweise zur Belüftung eines Innenraums eines Kraftwagens umfasst ein Kanalsystem, welches seinerseits wenigstens einen Luftkanal aufweist, sowie ein Gebläse, mittels welchem ein Luftstrom in dem Kanalsystem erzeugbar ist. Um eine aktive Belüftung des Innenraums des Kraftwagens mit besonders geringer Lautstärke zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Belüftungseinrichtung wenigstens einen ersten Schallwandler und wenigstens einen zweiten Schallwandler umfasst. Mittels des wenigstens einen ersten Schallwandlers ist dabei ein Schalldruck in dem Kanalsystem, insbesondere in dem Luftkanal, erfassbar. Der wenigstens eine erste Schallwandler stellt dabei ein Signal oder Ausgabesignal bereit, welches zu dem erfassten Schalldruck korrespondiert und/oder mit diesem korreliert. Dieses Signal ist dann direkt oder indirekt an den wenigstens einen zweiten Schallwandler der
Belüftungseinrichtung übermittelbar. Das Signal kann von dem zumindest einen ersten Schallwandler zunächst an eine Auswerteeinrichtung oder ein Steuergerät übermittelt werden, welche das Signal verarbeitet und ihrerseits ein entsprechendes Steuersignal an den zumindest einen zweiten Schallwandler der Belüftungseinrichtung übermittelt. Die Auswerteeinrichtung und/oder das Steuergerät kann alternativ als Teil des zumindest einen ersten und/oder des zumindest einen zweiten Schallwandlers aufgefasst werden beziehungsweise ein solcher Teil sein. Mittels des zumindest einen zweiten
Schallwandlers ist in Abhängigkeit von dem Signal oder in Abhängigkeit von dem
Steuersignal in dem Kanalsystem, insbesondere möglichst quellnah, das heißt in einem Nahbereich des Gebläses, ein Gegenschalldruck zur Reduktion des dort herrschenden oder vorliegenden Schalldrucks erzeugbar. Mit anderen Worten umfasst die
erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung also ein Antischallsystem (ANC, englisch„active noise cancellation"), welches ein System zur aktiven Geräuschminimierung oder - Unterdrückung darstellt. Die Reduktion des Schalldrucks und damit die Minimierung oder Unterdrückung des Schalls oder der entsprechenden Geräusche beruht dabei auf dem Funktionsprinzip der destruktiven Interferenz. Die Belüftungseinrichtung - oder das Antischallsystem - kann einen funktional mit dem zumindest einen zweiten Schallwandler gekoppelten Regler aufweisen. Vorteilhaft können dann der zumindest eine erste Schallwandler, der zumindest eine zweite Schallwandler und der Regler als Teil eines Regelkreises ausgebildet oder angeordnet sein. Durch die Belüftungseinrichtung kann also selbsttätig, das heißt ohne aktives Zutun beispielsweise eines Insassen des Kraftwagens, eine hinsichtlich eines durch die Belüftungseinrichtung in dem Innenraum erzeugten
Geräusches oder Geräuschniveaus oder einer entsprechenden Geräuschlautstärke optimierte Regelung und/oder Steuerung der Belüftungseinrichtung, insbesondere des wenigstens einen zweiten Schallwandlers, erfolgen.
Die erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung ist vorteilhaft dazu ausgebildet und dazu eingerichtet, den Schalldruck oder Schalldruckpegel in dem Kanalsystem der
Belüftungseinrichtung zu reduzieren, woraus sich unmittelbar auch eine Reduktion des Schalldrucks oder des Schalldruckpegel in dem Innenraum des Kraftwagens ergibt. Aus Sicht des jeweiligen Insassen des Kraftwagens wird somit eine gegenüber bekannten Belüftungseinrichtungen leisere aktive Belüftung des Innenraums des Kraftwagens bereitgestellt. Durch die aktive und kontrollierte Steuerungsmöglichkeit des wenigstens einen zweiten Schallwandlers kann das Betriebsgeräusch der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung nicht nur reduziert, sondern gezielt gesteuert oder angepasst werden. Dadurch kann also besonders vorteilhaft eine bei bekannten
Belüftungseinrichtungen gegebene Kopplung zwischen einem akustischen
Übertragungsverhalten insbesondere des Kanalsystems und der in dem Innenraum des Kraftwagens wahrnehmbaren Geräuschqualität der Belüftungseinrichtung verringert oder zumindest zum Teil aufgehoben werden. Das jeweilige akustische Übertragungsverhalten des Kanalsystems und der Belüftungseinrichtung wird wesentlich durch deren
geometrische Form sowie funktionsnotwendige Einrichtungen und Bauteile, wie beispielsweise Luftführungs- oder Luftverteilungselemente, einen Klappenkasten und dergleichen, und somit durch zumindest im Wesentlichen für die Belüftungseinrichtung oder beispielsweise für klimakomfortrelevante Funktionen notwendige Einrichtungen, Gegebenheiten und/oder Bedingungen bestimmt.
Durch die vorliegende Erfindung kann besonders vorteilhaft trotz dieser Einschränkungen und Randbedingungen ein gegenüber herkömmlichen bekannten Belüftungseinrichtungen vergrößerter Gestaltungsspielraum etwa bezüglich einer jeweiligen Formgebung und/oder Anordnung von einzelnen Elementen und Bauteilen der Belüftungseinrichtung bei gleichzeitig verringerter Lautstärke und/oder gesteigerter akustischer Qualität erzielt oder ermöglicht werden.
Der wenigstens eine erste Schallwandler kann beispielsweise ein Mikrofon sein oder umfassen. Der wenigstens eine zweite Schallwandler kann beispielsweise ein
Lautsprecher sein oder einen Lautsprecher umfassen. Das zu dem erfassten Schalldruck korrespondierende Signal kann beispielsweise über eine entsprechende Datenleitung übertragen werden, wobei der wenigstens eine zweite Schallwandler zum Empfang des Signals oder eines entsprechenden, zu diesem korrespondierenden Steuersignals eingerichtet ist. Der wenigstens eine erste Schallwandler und/oder der wenigstens eine zweite Schallwandler können bevorzugt in einem Nahbereich des Gebläses angeordnet sein. Bei einer derartigen Anordnung wird vorteilhaft der von dem Gebläse erzeugte oder in beziehungsweise an dem Gebläse entstehende Schall oder ein entsprechendes Schallfeld nicht oder nur in möglichst geringem Maße oder Umfang durch andere Bauteile oder Elemente der Belüftungseinrichtung beeinflusst, bevor der Schall beziehungsweise das Schallfeld auf den zumindest einen ersten Schallwandler und/oder auf den zumindest einen zweiten Schallwandler trifft. Dadurch kann die erfindungsgemäß vorgesehene Reduktion oder Reduzierung des entsprechenden Schalldrucks besonders einfach und mit besonders geringem Aufwand erzielt oder realisiert werden. Der Aufwand kann dabei insbesondere durch eine gebläsenahe Anordnung des ANC-Systems in der
Belüftungseinrichtung beziehungsweise in dem Kanalsystem klein gehalten werden, da in diesem Fall für das ANC-System besonders wenige aktive Komponenten notwendig sind.
Das Kanalsystem kann einen oder mehrere Luftkanäle umfassen. Verschiedene
Luftkanäle können beispielsweise zu verschiedenen Luftauslässen oder Ausströmern führen, durch welche der Luftstrom aus dem Kanalsystem in den Innenraum des
Kraftwagens übertreten kann oder eingekoppelt wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Luftkanal mittels wenigstens eines Trennelements in mehrere, insbesondere parallel zu einer Strömungsrichtung des Luftstroms, zumindest
bereichsweise luftundurchlässig gegeneinander abgegrenzte Teilkanäle unterteilt ist. Diese Unterteilung ist dabei insbesondere in einem Bereich vorgesehen, in dem der Schall oder Schalldruck reduziert wird beziehungsweise werden soll. Mit anderen Worten werden durch das wenigstens eine Trennelement in dem jeweiligen einen Luftkanal also zwei zumindest bereichsweise oder abschnittweise separate Strömungsbereiche gebildet oder erzeugt. So kann also der den Luftkanal durchströmende Luftstrom in zwei sich zumindest bereichsweise nicht gegenseitig beeinflussenden Teilluftströmen von dem Gebläse beispielsweise zu einem Luftauslass oder Ausströmer gelangen, welcher ein dem Gebläse abgewandtes Ende des Luftkanals darstellt. Die beiden Teileluftkanäle können bevorzugt von gleicher Form und von gleichem Querschnitt sein, insbesondere können sie parallel zueinander verlaufen oder angeordnet sein.
Das Trennelement kann beispielsweise eine Trennwand oder eine Zwischenwand sein. Das Trennelement kann den Luftkanal beispielsweise von einer Seiten- oder
Begrenzungsfläche zu einer gegenüberliegenden Seiten- oder Begrenzungsfläche vollständig durchgreifen. Durch die Unterteilung des Luftkanals in zwei oder mehr Teilkanäle oder Kammern kann besonders vorteilhaft mit möglichst geringem Aufwand eine Ausbildung eines ebenen Schallfelds in den jeweiligen Teilkanälen erreicht oder sichergestellt werden. Ein derartiges ebenes Schallfeld zeichnet sich dadurch aus, dass über die gesamte Querschnittsfläche des jeweiligen Teilkanals in jeder senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Luftstroms und des jeweiligen Teilkanals orientierten Ebene die gleiche Phase gegeben ist. Mit anderen Worten herrscht also in jeder derartigen senkrecht zur Strömungsrichtung des Luftstroms orientierten Ebene oder
Querschnittsebene oder -fläche des Teilkanals zu einem gegebenen Zeitpunkt zumindest im Wesentlichen jeweils der gleiche Schalldruck. Somit kann also vorteilhaft durch eine Messung des jeweiligen Schalldrucks in oder an einem einzigen Punkt der jeweilige Schalldruck in der gesamten, diesen Messpunkt schneidenden Querschnittsebene des Teilkanals ermittelt werden. Dadurch kann also vorteilhaft ein Bauteil- und Messaufwand minimiert werden. Die Ausbildung eines solchen ebenen Schallfels kann abhängig sein von einer Größe und Geometrie oder Form des Luftkanals beziehungsweise des jeweiligen Teilkanals. Durch die Anordnung und gegebenenfalls eine entsprechend angepasste Gestaltung des wenigstens einen Trennelements in dem Luftkanal kann vorteilhaft die Ausbildung eines ebenen Schallfels in den jeweiligen Teilkanälen forciert werden, wodurch vorteilhaft die beschriebene Antischallmethodik zur Reduktion des Schalldrucks mittels des wenigstens einen zweiten Schallwandlers besonders effektiv, planbar und gezielt einsetzbar oder anwendbar ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die
Belüftungseinrichtung für jeden der mehreren Teilkanäle wenigstens einen ersten
Schallwandler zum Erfassen des jeweiligen Schalldrucks in dem Teilkanal und wenigstens einen zweiten Schallwandler zum Erzeugen des jeweiligen Gegenschalldrucks in dem Teilkanal zur Reduktion des jeweiligen Schalldrucks umfasst. Mit anderen Worten ist es also vorgesehen, dass die Anzahl der ersten Schallwandler und die Anzahl der zweiten Schallwandler jeweils zumindest der Anzahl der Teilkanäle entsprechen, wobei in jedem Teilkanal sowohl wenigstens ein erster als auch wenigstens ein zweiter Schallwandler angeordnet sind. Dies ermöglicht vorteilhaft einen besonders gezielten und präzisen Einsatz der jeweiligen Schallwandler, da jeweils nur in einem eng begrenzten Bereich - nämlich gerade in dem jeweiligen Teilkanal - ein Schalldruck oder Schallfeld erfasst oder überwacht und beeinflusst werden muss.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine zweite Schallwandler gegen einen Innenbereich des Luftkanals - oder gegebenenfalls gegen einen Innenbereich eines jeweiligen Teilkanals - durch ein Strömungsschutzelement abgegrenzt ist, welches akustisch durchlässig und für den Luftstrom zumindest im Wesentlichen undurchlässig ist. Mit anderen Worten ist also jeder der zweiten Schallwandler durch das Strömungsschutzelement abgedeckt, sodass der durch den Luftkanal strömende Luftstrom nicht auf den jeweiligen zweiten Schallwandler direkt auftrifft. Dabei kann jedoch der jeweilige von dem zweiten Schallwandler erzeugte und ausgesendete Gegenschall das jeweilige Strömungsschutzelement durchtreten und in den Luftkanal gelangen, um den dort herrschenden, insbesondere durch das Gebläse verursachten, Schalldruck zu beeinflussen, insbesondere zu reduzieren. Das
Strömungsschutzelement kann beispielsweise in einem Nahbereich des wenigstens einen zweiten Schallwandlers mit einer Seitenwand oder einem Gehäuse des Luftkanals verbunden sein. Da eine jeweilige Form des wenigstens einen zweiten Schallwandlers zumindest im Wesentlichen durch die geforderte Funktionalität vorgegeben ist, kann durch das zumindest im Wesentlichen frei formbare Strömungsschutzelement vorteilhaft wirksam verhindert werden, dass durch ein Auftreffen des Luftstroms auf den wenigstens einen zweiten Schallwandler oder durch ein Umströmen des wenigstens einen zweiten Schallwandlers durch den Luftstrom zusätzliche Geräusche oder zusätzlicher Störschall entsteht oder erzeugt wird. Das Strömungsschutzelement kann je nach konkreter Verwendung beispielsweise in Abhängigkeit von typischen, in dem jeweiligen
Einsatzbereich vorherrschenden Frequenzen und/oder Strömungsbedingungen gestaltet oder angepasst werden. Die Anordnung des Strömungsschallelements vor dem wenigstens einen zweiten Schallwandler ist zur Erzeugung des zur Reduzierung des Schalldrucks notwendigen Antischalls besonders vorteilhaft. Insbesondere vorteilhaft ist dabei eine Vermeidung eines Druckverlusts im Bereich des wenigstens einen zweiten Schallwandlers. Ein solcher Druckverlust würde sich negativ auf die Geräuschquelle selbst, hier insbesondere also das Gebläse, auswirken, da dieses zum Ausgleich des Druckverlustes beispielsweise mit höherer Leistung und somit höherer Lautstärke betrieben werden müsste.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine zweite Schallwandler von dem Luftkanal akustisch entkoppelt, insbesondere vibroakustisch entkoppelt, gelagert ist. Mit anderen Worten ist es also vorgesehen, dass der wenigstens eine zweite Schallwandler nicht unmittelbar an dem Luftkanal, das heißt beispielsweise an einer Seiten- oder Begrenzungswand oder einem Gehäuse des Luftkanals befestigt ist. Dadurch kann vorteilhaft vermieden werden, dass Körperschall von dem wenigstens einen zweiten Schallwandler auf den Luftkanal und/oder beispielsweise ein Gehäuse eines Klimageräts übertragen wird und auf diesem Weg in den Innenraum des Kraftwagens gelangen kann. Um dies zu erreichen, kann der wenigstens eine zweite Schallwandler beispielsweise an einem anderen Element oder Bauteil gelagert oder gehalten sein und/oder indirekt oder mittelbar durch ein
entsprechendes Dämpfungselement festgelegt oder gehalten und somit akustisch, insbesondere vibroakustisch, entkoppelt sein. In entsprechender Art und Weise ist es bevorzugt vorgesehen, dass der wenigstens eine zweite Schallwandler auch von dem gesamten Kanalsystem und/oder von dem Gebläse akustisch, insbesondere
vibroakustisch, entkoppelt gelagert ist. Dadurch kann vorteilhaft vermieden werden, dass durch den Betrieb des wenigstens einen zweiten Schallwandlers zusätzlicher Schall oder zusätzliche Geräusche in den Innenraum des Kraftwagens eingebracht werden.
Vorteilhaft sind jeweilige Innenflächen oder Wandlungen des Luftkanals, bevorzugt des gesamten Kanalsystems, strukturdynamisch an die jeweiligen Schall- und
Strömungsbedingungen der jeweiligen Belüftungseinrichtung angepasst gestaltet.
Dadurch kann vorteilhaft ein Schalldurchtritt des wenigstens einen zweiten Schallwandlers vermieden werden. Mit anderen Worten kann es also vorteilhaft erreicht werden, dass über den Luftkanal oder das Kanalsystem kein zusätzlicher Schall erzeugt, abgestrahlt und/oder in den Innenraum des Kraftwagens eingebracht wird, welcher nicht entstehen würde oder vorhanden wäre in einer ansonsten gleichartigen Belüftungseinrichtung ohne den jeweiligen wenigstens einen zweiten Schallwandler und/oder die übrigen Elemente und Bauteile des ANC-Systems.
Besonders bevorzugt ist insbesondere der wenigstens eine zweite Schallwandler derart angeordnet, dass durch den wenigstens einen zweiten Schallwandler und/oder dessen Anordnung kein zusätzlicher Druckverlust in dem Luftkanal und/oder in dem Kanalsystem verursacht oder induziert wird. Dadurch kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass eine vorgesehene, beabsichtigte oder gewünschte Belüftungswirkung trotz des vorgesehenen wenigstens einen zweiten Schallwandlers und/oder trotz des vorgesehenen ANC-Systems beispielsweise ohne eine Vergrößerung oder Leistungserhöhung des Gebläse realisiert werden kann. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels des wenigstens einen zweiten Schallwandlers der Schalldruck in einem
Frequenzbereich von 600 Hz bis 2500 Hz reduzierbar ist. Dieser Frequenzbereich dominiert den Gesamtpegel, wobei Schalldrücke bei höheren Frequenzen mit
passivakustischen Maßnahmen reduziert werden können. Insgesamt hat sich gezeigt, dass dieser Frequenzbereich besonders relevant für einen akustischen Gesamteindruck der Belüftungseinrichtung ist. Durch die Wirksamkeit des wenigstens einen zweiten Schallwandlers und die Reduktion des Schalldrucks in diesem Frequenzbereich kann also besonders effektiv eine Reduzierung des wahrnehmbaren Geräusches oder der wahrnehmbaren Lautstärke der Belüftungseinrichtung und somit ein verbesserter Akustikeindruck im Innenraum des Kraftwagens erzielt werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betrieb einer erfindungsgemäßen
Belüftungseinrichtung. Dabei wird also der Schalldruck in dem Kanalsystem mittels des wenigstens einen ersten Schallwandlers erfasst und das zu dem erfassten Schalldruck korrespondierende Signal erzeugt und an den wenigstens einen zweiten Schallwandler übermittelt. Mittels des wenigstens einen zweiten Schallwandlers wird dann in
Abhängigkeit von dem Signal in dem Kanalsystem ein Gegenschalldruck oder ein Gegenschall zur Reduktion des Schalldrucks erzeugt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass ein zu dem Schalldruck korrespondierendes Schallspektrum bestimmt und der wenigstens eine zweite Schallwandler bei der Erzeugung des Gegenschalldrucks in Abhängigkeit von dem bestimmten Schallspektrum gesteuert wird. Mit anderen Worten kann also eine gezielte Beeinflussung in bestimmten Spektral- oder Frequenzbereichen vorgenommen oder erzielt werden. Dadurch ist also eine gezielte Anpassung eines resultierenden Schallspektrums der Belüftungseinrichtung oder eines Betriebsgeräusches der
Belüftungseinrichtung erreichbar. Besonders bevorzugt kann der wenigstens eine zweite Schallwandler zur Erzeugung des Gegenschalldrucks derart gesteuert werden, dass sich als Summe oder Überlagerung des Schalldrucks und des Gegenschalldrucks resultierend effektiv zumindest im Wesentlichen ein weißes Rauschen und/oder ein üblicherweise als qualitativ hochwertig definiertes und/oder empfundenes Geräusch oder Signal ergibt oder einstellt. Jedenfalls kann das resultierende Gesamtgeräusch im Vergleich mit einem nicht durch den Betrieb des ANC-Systems beeinflussten Gesamtgeräusch einem solchen Rauschen angenähert werden. Dies kann beispielsweise durch eine Pegelsenkung in bestimmten spektralen Bereichen und/oder eine spektrale Auffüllung in anderen spektralen Bereichen erreicht werden. Mit anderen Worten kann also effektiv eine Spektrallinienauffüllung des bestimmten Schallspektrums durchgeführt werden. Beispielsweise können bestimmte Frequenzen oder Frequenzbereiche mit besonders hohen Amplituden gezielt stärker gedämpft werden als Frequenzen oder
Frequenzbereiche, welche bereits in dem bestimmten Schallspektrum eine geringere Amplitude aufweisen. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders positive Wirkung auf jeweilige Insassen des Kraftwagens erzielt werden. Beispielsweise kann eine
beruhigende, entspannende und möglichst wenig ablenkende Wirkung erzielt werden, wodurch insgesamt auch eine erhöhte Sicherheit beim Führen des Kraftwagens im Verkehrsgeschehen erzielt werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine zweite Schallwandler bei der Erzeugung des Gegenschalldrucks in Abhängigkeit von einer Temperatur des durch den Luftkanal strömenden Luftstroms gesteuert wird. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine zweite Schallwandler bei der Erzeugung des Gegenschalldrucks in Abhängigkeit von einer Einstellung einer Klimatisierungseinrichtung der Belüftungseinrichtung oder des Kraftwagens oder in Abhängigkeit von einer für den Innenraum eingestellten oder vorgegebenen
Zieltemperatur und/oder einer tatsächlichen Temperatur des Innenraums des Kraftwagens gesteuert werden. Das resultierendes Gesamt- oder Betriebsgeräusch der
Belüftungseinrichtung kann also an die jeweilige Temperatur angepasst werden. Dadurch kann mittels einer entsprechenden Steuerung des wenigstens einen zweiten
Schallwandlers ein Temperaturempfinden jeweiliger Insassen des Kraftwagens gezielt beeinflusst werden. Dadurch kann vorteilhaft eine Klimatisierungsfunktion unterstützt und/oder ein bestimmtes Komfortniveau für die jeweiligen Insassen des Kraftwagens in kürzerer Zeit und/oder mit reduzierter Klimatisierungsleistung erreicht werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie unter
Bezugnahme auf die die vorliegende Erfindung betreffenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Wirkkette einer Belüftung für einen
Innenraums eines Kraftwagens; Fig. 2 in schematischer Darstellung ein erstes Beispiel einer Belüftungseinrichtung;
Fig. 3 in schematischer Darstellung ein zweites Beispiel einer
Belüftungseinrichtung;
Fig. 4 in schematischer Darstellung eine diagrammatische Veranschaulichung eines Potentials zur Geräuschreduzierung einer Belüftungseinrichtung; und
Fig. 5 in schematischer Darstellung eine diagrammatische Veranschaulichung eines frequenzabhängigen Dämpfungsverhaltens einer Belüftungseinrichtung ohne Reduktion eines Schalldrucks mittels eines
Schallwandlers.
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wirkkette einer Belüftung für einen Innenraum eines Kraftwagens. Ein wesentlicher Bestandteil der Belüftung ist hier ein Gebläse 1. Das Gebläse 1 bezieht die von ihm geförderte Luft durch eine Ansaugung 2, wobei in einem entsprechenden Ansaugbereich ein Druckverlust 3 auftritt. Ein Betrieb des Gebläses 1 bedingt eine Schallentstehung 4 in oder an dem Gebläse 1 . Ein so entstehender oder erzeugter Schall wird in einem realen Kraftwagen, in dem das
Gebläse 1 angeordnet oder eingebaut sein kann, durch akustische Übertragung an andere Bauteile und in andere Bereiche des Kraftwagens übertragen, übermittelt oder geleitet. Dies betrifft zum einen eine Schallübertragung 5 von dem Gebläse 1 an eine Instrumententafel 6 des Kraftwagens. Zum anderen gibt es eine Schallübertragung 7 von dem Gebläse 1 an eine Luftführung 8. Die Luftführung 8 kann an das Gebläse 1 angeschlossen sein und dient der Führung eines von dem Gebläse 1 erzeugten
Luftstroms.
Bei der Durchströmung der Luftführung 8 durch den von dem Gebläse 1 erzeugten Luftstrom kommt es zu einer Schallentstehung 9. Die Schallentstehung 9 kann beispielsweise an oder in einem zur Lenkung und/oder zur Verteilung des Luftstroms in der Luftführung 8 angeordneten Klappenkasten und/oder weiteren Luftführungs- oder Luftleitelementen durch eine jeweilige Anströmung oder Umströmung und/oder dabei entstehende Turbulenzen auftreten. Von der Luftführung 8 kommt es zu einer
Schallübertragung 1 1 an einen Ausströmer 12, welcher einen Übergang oder eine Schnittstelle zwischen der Luftführung 8 und einem belüfteten Innenraum 16 des Kraftwagens darstellen kann. Der Ausströmer 12 wird also von dem mittels des
Gebläses 1 erzeugten Luftstrom angeströmt und durchströmt, wobei es auch hier zu einer Schallentstehung 13 kommt. Weiterhin tritt auch an dem Ausströmer 12 ein
Druckverlust 14 auf.
Von dem Ausströmer 12 ausgehend kommt es zu einer Schallübertragung 15 an oder in den Innenraum 16, in dem sich beispielsweise jeweilige Insassen des Kraftwagens aufhalten können. Beim Ein- oder Übertritt des Luftstroms in den Innenraum 16 weitet sich der Luftstrom auf und es kommt auch hier zu einem Druckverlust 17. Es wird jedoch nicht nur durch die Schallübertragung 15 von dem Ausströmer 12 Schall in den Innenraum 16 eingebracht, sondern auch durch eine Schallübertragung 18 von der Instrumententafel 6.
Der so auf verschiedenen Wegen in den Innenraum 16 geführte, geleitete oder eingebrachte Schall kann gegebenenfalls von den Insassen aufgenommen oder wahrgenommen werden. Dies kann eine beispielsweise aus Sicherheits- und/oder Komfortgründen unerwünschte Beeinflussung oder Belastung der Insassen darstellen. In einer Vielzahl von Betriebszuständen, insbesondere des Gebläses 1 , ist der durch die Belüftung des Innenraums 16 bewirkte oder bedingte zu den Insassen gelangende Schall in dem Innenraum 16, das heißt beispielsweise in einer Fahrgastzelle des Kraftwagens, durch den von dem Gebläse 1 erzeugten Schallanteil dominiert. Dies kann insbesondere bei relativ geringen durch den Luftstrom transportierten Luftmengen und entsprechend geringen Strömungsgeschwindigkeiten der Fall sein. Diese Bedingungen sind
typischerweise in einem Beharrungsfall gegeben, das heißt also in einem
Belüftungsbetrieb, in dem ein gegebener Istzustand in dem Innenraum 16 zumindest im Wesentlichen aufrechterhalten wird oder aufrechterhalten werden soll. Ein solcher Istzustand kann beispielsweise eine Sauerstoffkonzentration und/oder eine Lufttemperatur in dem Innenraum 16 betreffen.
Durch eine gezielte Eliminierung oder Reduzierung des durch den Betrieb des Gebläses 1 erzeugten oder bedingten Schalls beziehungsweise der entsprechenden Geräusche kann also vorteilhaft in besonders vielen Betriebszuständen und Situationen, welche
typischerweise einen signifikanten zeitlichen Anteil einer Betriebszeit des Kraftwagens ausmachen, eine besonders wirksame Verminderung der akustischen Belastung in dem Innenraum 16 erzielt werden. Eine derartige Verminderung der akustischen Belastung kann besonders effektiv beispielsweise mittels einer in schematischer Darstellung in Fig. 2 gezeigten ersten Belüftungseinrichtung 19 erzielt werden. Die erste Belüftungseinrichtung 19 umfasst vorliegend das Gebläse 1 sowie einen an dieses anschließenden Luftkanal 20. Der Luftkanal 20 kann Teil der Luftführung 8 und damit beispielsweise Teil eines umfassenderen, gegebenenfalls verzweigten Kanalsystems sein. Der mittels des
Gebläses 1 erzeugte Luftstrom kann den Luftkanal 20 durchströmen und durch diesen beispielsweise zu dem Ausströmer 12 geführt werden. Der Ausströmer 12 kann beispielsweise für eine mittige Anordnung in oder an der Instrumententafel 6 oder für eine seitliche Anordnung in einem Randbereich der Instrumententafel 6 vorgesehen sein. Grundsätzlich kann der Luftkanal 20 eine beliebige Form oder Erstreckung aufweisen und den Luftstrom beispielsweise zu einem beliebigen Punkt des Kraftwagens transportieren oder leiten.
Vorliegend ist der Luftkanal 20 durch ein Trennelement 21 in einen ersten Teilkanal 22 und einen zweiten Teilkanal 23 unterteilt. Bevorzugt können die beiden Teilkanäle 22, 23 von gleicher Größe und Gestalt sowie von gleichem Querschnitt sein und/oder sich parallel zueinander erstrecken. Durch das Trennelement 21 wird auch der von dem Gebläse 1 erzeugte Luftstrom aufgeteilt, sodass die beiden Teilkanäle 22, 23 bevorzugt zu gleichen Teilen oder gleich stark durchströmt werden. Es ist jedoch alternativ möglich, die beiden Teilkanäle 22, 23 gezielt unterschiedlich zu gestalten und/oder gezielt unterschiedlich stark zu durchströmen oder durchströmen zu lassen. Dies kann beispielsweise durch konstruktive Einschränkungen, wie beispielsweise bestimmte Bauraum- oder Packaging-Anforderungen des Kraftwagens, oder etwa eine Asymmetrie in der Luftführung 8 bedingt oder notwendig gemacht sein.
Durch die Unterteilung oder Aufteilung des Luftkanals 20 in die beiden Teilkanäle 22. 23 kann bewirkt oder sichergestellt werden, dass der, insbesondere von dem Gebläse 1 stammende, Schall in jedem der beiden Teilkanäle 22, 23 ein ebenes Schallfeld ausbildet. Ein solches ebenes Schallfeld ist mathematisch, in einer Planung und in einer konkreten Anwendung technisch besonders einfach beherrschbar.
Weiterhin umfasst die erste Belüftungseinrichtung vorliegend zwei erste Schallwandler und zwei zweite Schallwandler. Ein erster der beiden ersten Schallwandler ist hier als erstes Mikrofon 24 ausgebildet, welches in oder an dem ersten Teilkanal 22 angeordnet ist. Mittels des ersten Mikrofons 24 kann ein in dem ersten Teilkanal 22 herrschender Schalldruck erfasst oder gemessen werden. Da durch die konstruktive und geometrische Gestaltung des Luftkanals 20 in den beiden Teilkanäle 22, 23 bei einem Betrieb des Gebläses 1 ein jeweiliges ebenes Schallfeld entsteht oder vorliegt, ist hier das einzelne erste Mikrofon 24 zur Bestimmung dieses ebenen Schallfels beziehungsweise des entsprechenden Schalldrucks ausreichend, da über eine gesamte Querschnittsfläche des ersten Teilkanal 22 - und analog auch über eine gesamte Querschnittsfläche des zweiten Teilkanals 23 - hinweg zumindest im Wesentlichen und für praktische Anwendungen ausreichend genau jeweils der gleiche, das heißt ein für einen bestimmten Zeitpunkt räumlich konstanter, Schalldruck herrscht.
Der mittels des ersten Mikrofons 24 gemessene oder bestimmte Schalldruck kann in ein zu diesem korrespondierenden Signal gewandelt und beispielsweise an einen hier nicht dargestellten Regler oder ein hier nicht dargestelltes Steuergerät übermittelt werden. Durch den Regler oder das Steuergerät kann in Abhängigkeit von diesem Signal ein erster der beiden zweiten Schallwandler, welcher vorliegend als erster Lautsprecher 25 ausgebildet ist, gesteuert oder angesteuert werden. Der erste Lautsprecher 25 ist hier derart innerhalb des Luftkanals 20 angeordnet, dass ein von dem ersten Lautsprecher 25 erzeugter Schall in den ersten Teilkanal 22 ausgesendet oder abgestrahlt wird. Der erste Lautsprecher 25 wird dabei derart gesteuert, dass der von ihm ausgesendete Schall gegenphasig zu dem sich entlang des ersten Teilkanals 22 von dem Gebläse 1 ausgehend ausbreitenden Schall ist. Der von dem ersten Lautsprecher 25 ausgesendete Schall stellt also einen Gegenschall dar, wobei sich durch eine Interaktion zwischen dem sich von dem Gebläse 1 ausgehend entlang des ersten Teilkanal 22 ausbreitenden Schall und dem von dem ersten Lausprecher 25 erzeugten Gegenschall insgesamt oder effektiv ein Gesamtschall oder ein Gesamtbetriebsgeräusch der ersten Belüftungseinrichtung 19 ergibt oder einstellt. Dieses Gesamtbetriebsgeräusch ist dabei in seiner Lautstärke oder seinem Schalldruck reduziert oder vermindert gegenüber einem Betriebsgeräusch der ersten Belüftungseinrichtung 19, welches sich ohne die Anwendung des ersten
Mikrofons 24 und des ersten Lautsprechers 25 ergeben oder einstellen würde.
In analoger oder entsprechender Weise sind der zweite der ersten Schallwandler vorliegend als zweites Mikrofon 26 und der zweite der beiden zweiten Schallwandler als zweiter Lautsprecher 27 ausgebildet. Das zweite Mikrofon 26 ist zur Erfassung oder Messung des sich von dem Gebläse 1 ausgehend entlang des zweiten Teilkanal 22 ausbreitenden Schalls in oder an dem zweiten Teilkanal 23 angeordnet. Auch das zweite Mikrofon 26 kann ein zu dem von ihm erfassten Schall oder Schalldruck
korrespondierendes Signal beispielsweise an den oder einen Regler oder an das oder ein Steuergerät übermitteln. In Abhängigkeit von diesem, von dem zweiten Mikrofon 26 übermittelten Signal wird der zweite Lautsprecher 27 gesteuert oder angesteuert, sodass der von diesem erzeugte Gegenschall den in dem zweiten Teilkanal 23 sich von dem Gebläse 1 ausgehend ausbreitenden Schalldruck reduziert, vermindert oder zumindest teilweise aufhebt.
Insgesamt bilden die beiden Mikrofone 24, 26, der oder die Regler oder das Steuergerät beziehungsweise die Steuergeräte sowie die beiden Lautsprecher 25, 27 also ein Gegenschall- oder Antischallsystem (ANC-System, englisch„active noise cancellation") zur aktiven Geräuschunterdrückung. Durch dieses ANC-System kann das letztlich in den Innenraum 16 des Kraftwagens gelangende Betriebsgeräusch der ersten
Belüftungseinrichtung 19 reduziert werden.
Vorliegend umfasst die erste Belüftungseinrichtung 19 weiterhin ein erstes
Strömungsschutzelement 28 und ein zweites Strömungsschutzelement 29. Das erste Strömungsschutzelement 28 deckt vorliegend den ersten Lautsprecher 25 gegen den ersten Teilkanal 22 und/oder gegen den von dem Gebläse 1 erzeugten Luftstrom ab. Dieser Luftstrom wird also durch das erste Strömungsschutzelement um den ersten Lautsprecher 25 herum gelenkt, geleitet oder geführt, sodass er nicht direkt auf den ersten Lautsprecher 25 auftrifft. Dadurch kann vorteilhaft eine andernfalls durch ein solches Auftreffen verursachte Schallentstehung vermieden werden. In gleicher Art und Weise deckt das zweite Strömungsschutzelement 29 den zweiten Lautsprecher 27 gegen den zweiten Teilkanal 20 und/oder gegen den diesen durchströmenden Anteil des von dem Gebläse 1 erzeugten Luftstroms ab.
Die beiden Strömungsschutzelement je 28, 29 sind zumindest im Wesentlichen für den von dem Gebläse 1 erzeugten Luftstrom undurchlässig. Gleichzeitig sind die beiden Strömungsschutzelement 28, 29 jedoch für den jeweils von dem ersten Lautsprecher 25 beziehungsweise von dem zweiten Lautsprecher 27 erzeugten Gegenschall durchlässig. Die zumindest im Wesentlichen gegebene Durchlässigkeit der
Strömungsschutzelemente 28, 29 für den Luftstrom kann beispielsweise bedeuten, dass bei einer einseitigen Beaufschlagung des jeweiligen Strömungsschutzelement 28, 29 mit dem Luftstrom eine jeweilige resultierende Luftströmungsgeschwindigkeit auf einer der beaufschlagten Seite abgewandten Seite des jeweiligen Strömungsschutzelement 28, 29 um wenigstens 75 %, bevorzugt um wenigstens 90 %, gegenüber einer
Strömungsgeschwindigkeit des beaufschlagenden Luftstroms reduziert ist.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zweite Belüftungseinrichtung 30. Die zweite Belüftungseinrichtung 30 umfasst die bereits im Zusammenhang mit der ersten Belüftungseinrichtung 19 erläuterten Elemente. Im Unterschied zu der ersten
Belüftungseinrichtung 19 weist die zweite Belüftungseinrichtung 30 jedoch eine alternative Anordnung oder einen alternativen Aufbau auf. Vorliegend weist die zweite
Belüftungseinrichtung 30 eine erste Gegenschallzuführung 31 auf, welche von dem ersten Teilkanal 22 abzweigt. Der erste Lautsprecher 25 ist in einem dem ersten Teilkanal 22 abgewandten Endbereich dieser ersten Gegenschallzuführung 31 angeordnet. Der von dem ersten Lautsprecher von 20 erzeugte Gegenschall wird also durch die erste Gegenschallzuführung 31 dem ersten Teilkanal 22 zugeführt. Dabei ist das erste
Strömungsschutzelement 28 an oder in einem Übergangsbereich zwischen der ersten Gegenschallzuführung 31 und dem ersten Teilkanal 22 angeordnet. Das erste
Strömungsschutzelement 28 kann hier also effektiv einen Teilbereich einer Seitenwand des ersten Teilkanals 22 bilden. Bevorzugt verdeckt das erste
Strömungsschutzelement 28 die im ersten Teilkanal 22 zugewandte Öffnung der ersten Gegenschallzuführung 31 vollständig.
Wie die erste Belüftungseinrichtung 19 ist vorliegend auch die zweite
Belüftungseinrichtung 30 in wesentlichen Teilen symmetrisch gestaltet. Dementsprechend ist auch abzweigend und von dem zweiten Teilkanal 23 eine Gegenschallzuführung vorgesehen, welche als zweite Gegenschallzuführung 32 bezeichnet ist. Der zweite Lautsprecher 27 ist in oder an einem von dem zweiten Teilkanal 23 abgewandten Endbereich der zweiten Gegenschallzuführung 32 angeordnet. Der zweite
Lautsprecher 27 ist dabei so angeordnet oder ausgerichtet, dass der von ihm abgestrahlte Gegenschall durch die zweite Gegenschallzuführung 32 in den zweiten Teilkanal 23 geführt wird. Der Übergang zwischen der zweiten Gegenschallzuführung 32 und dem zweiten Teilkanal 23 ist durch das zweite Strömungsschutzelement 29 verdeckt.
Durch die jeweilige Abdeckung der dem jeweiligen Teilkanal 22, 23 zugewandten Öffnung der jeweiligen Gegenschallzuführung 31 , 32 mittels der Strömungsschutzelemente 28, 29 kann vorteilhaft ein Druckverlust bei einem Vorbeiströmen des Luftstrom an diesen Öffnungen vermieden werden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten zweiten Belüftungseinrichtung 30 ist ausgehend von dem Gebläse 1 in Strömungsrichtung des Luftstroms der erste Lautsprecher 25 vor dem ersten Mikrofon 24 und der zweite Lautsprecher 27 vor dem zweiten Mikrofon Wechsel 20 angeordnet und dementsprechend kann hier das ANC-System basierend auf einer Rückkopplung wirken. Da die Lautstärke vermindernde Wirkung des ANC-Systems insbesondere im Behaarungsfall besonders effektiv ist, in dem zumindest im
Wesentlichen gleichmäßige oder gleichbleibende Geräusch- oder Schallverhältnisse oder -Bedingungen vorliegen und nahezu keine schnellen Veränderungen dieser Verhältnisse oder Bedingungen auftreten, kann auch diese Anordnung des ANC-Systems beziehungsweise von dessen einzelnen Komponenten oder Elementen in der zweiten Belüftungseinrichtung 30 in der Praxis effektiv eingesetzt werden und
Unabhängig von der konkreten Ausführung oder Ausgestaltung kann mittels des jeweiligen ANC-Systems nicht nur eine Verminderung des Schalldrucks oder der Lautstärke der den Innenraum 16 erreichenden Betriebsgeräusche der jeweiligen
Belüftungseinrichtung 19, 30 erreicht werden. Es kann zusätzlich oder alternativ auch eine Klangqualität oder ein Spektrum des entsprechenden Schalls oder Betriebsgeräusches gezielt und kontrolliert beeinflusst oder modifiziert werden. Insbesondere kann
beispielsweise durch eine spektrale Auffüllung des Schall- oder Frequenzspektrums beziehungsweise des Betriebsgeräusches eine verbesserte Klangqualität erreicht werden. Ebenso ist eine von einem Klimatisierungszustand des Innenraums 16 und/oder von einem vorgegebenen Klimatisierungsziel für den Innenraum 16 abhängige Steuerung der Lautsprecher 25, 27 und damit der Erzeugung des jeweiligen Gegenschalls oder
Gegenschalldrucks möglich. Dadurch kann beispielsweise ein ein Temperaturempfinden und/oder eine Klimatisierungswirkung unterstützendes Geräuschbild der jeweiligen Belüftungseinrichtung 19, 30 erzeugt oder realisiert werden. Diese Maßnahmen zur Anpassung des Geräuschbildes und/oder zur Modifikation, insbesondere zur
Verbesserung, der Klangqualität können unter dem Begriff des aktiven Sounddesigns (ASD, englisch„active sound design") zusammengefasst werden. Um hier eine möglichst optimale Wirkung zu erzielen, kann es vorgesehen sein, insbesondere für bestimmte Frequenzen und/oder Frequenzbereiche, eine akustische Übertragungsfunktion einzelner Elemente der jeweiligen Belüftungseinrichtung 19, 30, wie beispielsweise des Luftkanals 20, und/oder der gesamten jeweiligen Belüftungseinrichtung 19, 30 zu ermitteln. Die Steuerung oder Ansteuerung der Lautsprecher 25, 27 kann dann in Abhängigkeit von dieser akustischen Übertragungsfunktion erfolgen.
Das Kanalsystem, insbesondere der Luftkanal 20, an ganz oder teilweise mittels eines Blasformverfahrens hergestellt sein. Das Kanalsystem kann die erste
Gegenschallzuführung 31 und/oder die zweite Gegenschallzuführung 32 umfassen.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine diagrammatische Veranschaulichung eines Potenzials zur Geräuschreduzierung einer Belüftungseinrichtung für den Innenraum 16 des Kraftwagens. Auf einer Abszisse ist dabei eine Frequenz f des die
Belüftungseinrichtung durchlaufenden Schalls in Hz abgetragen. Auf einer Ordinate ist eine Schallleistung P dB(A) angegeben. Eine erste Kurve des Diagramms gibt einen frequenzabhängigen Verlauf einer passiven Schallleistung 33 an, welche bei einer passiven Durchströmung des Gebläses 1 und eines Klappenkastens der jeweiligen Belüftungseinrichtung ohne Betrieb eines ANC-Systems auftritt. Eine zweite Kurve des Diagramms gibt einen frequenzabhängigen Verlauf einer Betriebsschalleistung 34 an, welche bei einer Durchströmung der jeweiligen Belüftungseinrichtung bei einem Betrieb des Gebläses 1 - ebenfalls ohne betriebenes oder aktiviertes ANC-System - auftritt. Ein gekennzeichneter Bereich zwischen der passiven Schallleistung 33 und der Betriebsschalleistung 34 stellt ein ANC-Potenzial 35 dar, welches also denjenigen Anteil der Betriebsschalleistung 34 angibt, welcher durch das aktiv betriebene ANC-System eliminiert werden soll. Eine Reduzierung der Schallleistung bis unter ein durch die passive Schallleistung 33 gegebenes Niveau ist zwar prinzipiell möglich, jedoch insbesondere in einem Nahbereich des Gebläses 1 für eine aus Insassensicht effektive Geräuschreduzierung nicht notwendig. Wie aus der Darstellung gemäß Fig. 4 zu entnehmen ist, bietet sich insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen etwa 600 bis 700 Hz und etwa 4500 Hz, insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 900 Hz und 2500 Hz, ein signifikantes Potenzial zur Geräuschreduzierung.
Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung eine diagrammatische Veranschaulichung eines frequenzabhängigen Dämpfungsverhaltens einer ohne ANC-System betriebenen
Belüftungseinrichtung. Auch hier ist auf einer Abszisse die Frequenz f in Hz und gemäß einer logarithmischen Skala angegeben. Auf einer Ordinate ist in dem in Fig. 5 gezeigten Diagramm eine Einfügedämmung IL (englisch„Insertion loss") in dB angegeben.
Veranschaulicht ist hier zum einen ein ungedämmter Verlauf 36, welcher sich ohne passiv wirksames Akustikmaterial ergibt. Zum anderen ist ein ungedämmter Verlauf 37 dargestellt, welcher sich mit einem passiv wirksamen schalldämpfenden und/oder schalldämmenden Akustikmaterial ergibt. Deutlich erkennbar ist ein signifikanter Einbruch der Einfügedämmung IL in einem Frequenzbereich um 1600 Hz, welcher durch die jeweilige Geometrie, insbesondere die jeweilige Querschnittsfläche, der jeweiligen Luftführung bedingt ist. Dementsprechend ist ein entsprechender bevorzugter Wirkbereich 38 des jeweiligen ANC-Systems markiert.
Bezugszeichenliste
1 Gebläse
2 Ansaugung
3 Druckverlust
4 Schallentstehung
5 Schallübertragung
6 Instrumententafel
7 Schallübertragung
8 Luftführung
9 Schallentstehung
10 Druckverlust
1 1 Schallübertragung
12 Ausströmer
13 Schallentstehung
14 Druckverlust
15 Schallübertragung
16 Innenraum
17 Druckverlust
18 Schallübertragung
19 erste Belüftungseinrichtung
20 Luftkanal
21 Trennelement
22 erster Teilkanal
23 zweiter Teilkanal
24 erstes Mikrofon
25 erster Lautsprecher
26 zweites Mikrofon
27 zweiter Lautsprecher
28 erstes Strömungsschutzelement
29 zweites Strömungsschutzelement
30 zweite Belüftungseinrichtung
31 erste Gegenschallzuführung
32 zweite Gegenschallzuführung
33 passive Schalleistung
34 Betriebsschalleistung
35 ANC-Potential
36 ungedämmter Verlauf gedämmter Verlauf
Wirkbereich
Frequenz
Schallleistung
Einfügedämmung

Claims

Patentansprüche
Belüftungseinrichtung (19, 30) für einen Innenraum (16) eines Kraftwagens, mit einem wenigstens einen Luftkanal (20) umfassenden Kanalsystem und mit einem Gebläse (1 ), mittels welchem ein Luftstrom in dem Kanalsystem erzeugbar ist, gekennzeichnet durch
wenigstens einen ersten Schallwandler (24, 26) der Belüftungseinrichtung (19, 30), mittels welchem ein Schalldruck in dem Kanalsystem erfassbar und ein zu dem erfassten Schalldruck korrespondierendes Signal an wenigstens einen zweiten Schallwandler (25, 27) der Belüftungseinrichtung (19, 30) übermittelbar ist, mittels welchem in Abhängigkeit von dem Signal in dem Kanalsystem ein
Gegenschalldruck zur Reduktion des Schalldrucks erzeugbar ist.
Belüftungseinrichtung (19, 30) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Luftkanai (20) mitteis wenigstens eines Trenneiements (21 ) in mehrere, insbesondere parallel zu einer Strömungsrichtung des Luftstroms, zumindest bereichsweise luftundurchlässig gegeneinander abgegrenzte
Teilkanäle (22, 23) unterteilt ist.
Belüftungseinrichtung (19, 30) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Belüftungseinrichtung (19, 30) für jeden der mehreren Teilkanäle (22, 23) wenigstens einen ersten Schallwandler (24, 26) zum Erfassen des jeweiligen Schalldrucks in dem Teilkanal (22, 23) und wenigstens einen zweiten
Schallwandler (25, 27) zum Erzeugen des jeweiligen Gegenschalldrucks in dem Teilkanal (22, 3) zur Reduktion des jeweiligen Schalldrucks umfasst.
Belüftungseinrichtung (19, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine zweite Schallwandler (25, 27) gegen einen Innenbereich des Luftkanals durch ein Strömungsschutzelement (28, 29) abgegrenzt ist, welches akustisch durchlässig und für den Luftstrom zumindest im Wesentlichen undurchlässig ist.
5. Belüftungseinrichtung (19, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine zweite Schallwandler (25, 27) von dem Luftkanal (20) akustisch entkoppelt gelagert ist.
6. Belüftungseinrichtung (19, 30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels des wenigstens einen zweiten Schallwandlers (25, 27) der Schalldruck im Frequenzbereich von 600 Hz bis 2500 Hz reduzierbar ist.
7. Verfahren zum Betrieb einer Belüftungseinrichtung (19, 30) gemäß einem der
vorgehenden Ansprüche, bei dem
- der Schalldruck in dem Kanalsystem mittels des wenigstens einen ersten
Schallwandlers (24, 26) erfasst und das zu dem erfassten Schalldruck
korrespondierende Signal erzeugt und an den wenigstens einen zweiten
Schallwandler (25, 27) übermittelt wird, und
- mittels des wenigstens einen zweiten Schallwandlers (25, 27) in Abhängigkeit von dem Signal in dem Kanalsystem ein Gegenschalldruck zur Reduktion des
Schalldrucks erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zu dem Schalldruck korrespondierendes Schallspektrum (36, 37) bestimmt und der wenigstens eine zweite Schallwandler (25, 27) bei der Erzeugung des
Gegenschalldrucks in Abhängigkeit von dem bestimmten Schallspektrum (36, 37) gesteuert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine zweite Schallwandler (25, 27) bei der Erzeugung des
Gegenschalldrucks in Abhängigkeit von einer Temperatur des Luftstroms gesteuert wird.
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